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Title:
POWDER SUPPLY METHOD AND PRODUCTION METHOD FOR THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/175485
Kind Code:
A1
Abstract:
A powder supply method for causing a powder supplied from the top end 70t of a cylinder 70 to flow down within the cylinder 70 and be discharged from the bottom end 70b of the cylinder, wherein if M [kg/s] is the powder supply flow rate and AS [m2] is the cross-sectional area of the bottom end 70b of the cylinder 70, the following relationship is satisfied. 1.5≤(M/AS)≤135

Inventors:
ISHIHARA NOZOMI (JP)
FUKUNAKA TADASHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2020/007512
Publication Date:
September 03, 2020
Filing Date:
February 25, 2020
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Assignee:
SUMITOMO CHEMICAL CO (JP)
International Classes:
B29B7/42; B29C31/00; B29B7/48
Foreign References:
JPH08244026A1996-09-24
JP2002321220A2002-11-05
JP2012076275A2012-04-19
JPH1148252A1999-02-23
JPH10180806A1998-07-07
Attorney, Agent or Firm:
HASEGAWA Yoshiki et al. (JP)
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Claims:
\¥0 2020/175485 10 卩(:17 2020 /007512

請求の範囲

[請求項 1 ] 筒の上端から供給された粉体を、 筒内を流下させて筒の下端から排 出させる粉体の供給方法であって、

前記粉体の供給流量を IV! 、 前記筒の下端における前記 筒の軸に垂直な断面の断面積を八3 としたときに、 下式を満 たす、 方法。

1 . 5 £ (1\/1/八3) £ 1 3 5

[請求項 2] 前記筒の軸と水平面とがなす角度が 4 0〜 9 0 ° である、 請求項 1 に記載の方法。

[請求項 3] 前記粉体は容器に供給され、 前記筒の下端の少なくとも一部は、 前 記容器の上部開口と同じ高さに位置する、 又は、 前記上部開口よりも 下に位置している、 請求項 1 または 2に記載の方法。

[請求項 4] 熱可塑性樹脂粉を溶融混練装置のホッパに供給する工程と、 前記熱 可塑性樹脂粉以外の第 2粉体を前記ホッパに供給する工程と、 前記ホ ッパに供給された熱可塑性樹脂粉及び第 2粉体を溶融及び混練して熱 可塑性樹脂組成物を得る工程と、 を含み、

前記熱可塑性樹脂粉を前記ホッパに供給する際に、 請求項 1〜 3の いずれか 1項に記載の方法を用いる、 熱可塑性樹脂組成物の製造方法

Description:
\¥0 2020/175485 1 卩(:17 2020 /007512 明 細 書

発明の名称 : 粉体供給方法及び熱可塑性樹脂組成物の製造 方法 技術分野

[0001] 本発明は、 粉体原料を、 筒内を流下させながらホッパ等の容器へ供給 する 方法等に関する。

背景技術

[0002] 従来より、 特許文献 1及び 2に例示されるように、 溶融混練機のホッパ等 の対象物に、 筒内を流下させながら粉体を供給することが 知られている。 先行技術文献

特許文献

[0003] 特許文献 1 :特開 2 0 0 4— 3 2 2 4 7 3号公報

特許文献 2 :特開 2 0 1 2 - 7 6 2 7 5号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004] 粉体を、 筒内を流下させながら対象物に供給する際、 粉体が詰まって流れ なかったり、 供給後の粉体が大きく飛散したりすることが ある。

[0005] 本発明は、 上記課題に鑑みてなされたものであり、 粉体を、 筒内を流下さ せながら対象物に供給する際における、 粉体のつまりや飛散を抑制する粉体 供給方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明にかかる方法は、 筒の上端から供給された粉体を、 筒内を流下させ て筒の下端から排出させる粉体供給方法であ って、

前記粉体の供給流量を IV! 、 前記筒の下端における前記筒の軸 に垂直な断面の断面積を [〇! 2 ] としたときに、 下式を満たす。

1 . 5 £ (1\/1/八 3 ) £ 1 3 5

[0007] 本発明によれば、 粉体供給時の粉体のつまりや飛散が抑制され る。

[0008] ここで、 前記筒の軸と水平面とがなす角度が 4 0〜 9 0 ° であることがで \¥0 2020/175485 2 卩(:170? 2020 /007512

きる。

[0009] また、 前記粉体は容器に供給され、 前記筒の下端の少なくとも一部は、 前 記容器の上部開口と同じ高さに位置する、 又は、 前記上部開口よりも下に位 置していることができる。

[0010] 本発明にかかる熱可塑性樹脂組成物の製造方 法は、 熱可塑性樹脂粉を溶融 混練装置のホッパに供給する工程と、 前記熱可塑性樹脂粉以外の第 2粉体を 前記ホッパに供給する工程と、 前記ホッパに供給された熱可塑性樹脂粉及び 添加剤粉を溶融及び混練して熱可塑性樹脂組 成物を得る工程と、 を含み、 前 記熱可塑性樹脂粉を前記ホッパに供給する際 に、 上記のいずれかの方法を用 いる。

発明の効果

[001 1 ] 本発明によれば、 舞い上がった粉体が排気口などから排出され る不具合や 管の閉塞を回避することができる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1 ]本発明の実施形態にかかる筒及び溶融混練 の概略断面図である。

発明を実施するための形態

[0013] 本発明に係る粉体の供給方法について、 具体的に、 溶融混練機のホッパに 粉体を供給する場合について図 1 を参照して説明する。

[0014] 図 1は、 本実施形態に係る制御方法が適用される、 筒 7 0及び溶融混練機 4 0の断面図である。

[0015] 溶融混練機 4 0は、 主として、 ホッパ 4 2、 シリンダ 4 4、 スクリユ _ 4

6、 及び、 モータ 4 8を備えている。

[0016] スクリユー 4 6は、 シリンダ 4 4内に設けられており、 モータ 4 8はシリ ンダを回転させる。

[0017] ホッパ 4 2は、 連結管 1 0、 コーン部 1 2、 及び、 胴部 1 4、 及び、 天板

1 6を有する。 天板 1 6はなくてもよい。 コーン部 1 2は、 下方に行くほど 内部断面積が縮小する形状を有する。 コーン部 1 2の形状の例は、 円錐形状 、 及び、 偏芯円錐形状である。 \¥0 2020/175485 3 卩(:170? 2020 /007512

[0018] 連結管 1 0は、 コーン部 1 2の下端開口と、 溶融混練機 4 0のシリンダ 4 4とを接続する。 連結管 1 0はなくてもよく、 コーン部 1 2の下端開口と、 溶融混練機 4 0のシリンダ 4 4が直接連結されたものでもよい。

[0019] 胴部 1 4は、 上下にわたって内部断面積が一定の管であり 、 コーン部 1 2 の上端開口に接続されている。 胴部 1 4の水平断面形状に特に限定は無く、 例えば、 丸型、 四角形などの多角形であることができる。

[0020] 天板 1 6は、 胴部 1 4の上端開口を閉じており、 天板 1 6には、 筒部材 1

7八、 1 7巳, 1 7〇により、 それぞれ、 第 1開口 1 8八、 第 2開口 1 8巳 、 及び、 第 3開口 1 8〇が設けられている。 第 1開口 1 8八は、 筒 7 0を介 して第 1粉体が供給される開口であり、 第 2開口 1 8巳は気体を排出できる 開口であり、 第 3開口 1 8〇は必要に応じて第 2粉体が供給される開口であ る。 天板 1 6がない場合は、 胴部 1 4の上端断面のうち粉体を投入する筒の 断面を除いた部分全体が気体出口となる。

[0021 ] ホッパの材質に特段の限定はなく、 鋼、 ステンレスなどを使用することが できる。 コーン部 1 2の斜面と水平面とがなす角度/ 3は、 粉体原料の安息角 よりも大きければよく、 具体的には は 4 0〜 9 0 ° であることが好ましい

[0022] 筒 7 0は上端 7 0 1:及び下端 7 0匕にそれぞれ開口を有する。 下端 7 0匕 は、 ホッパ 4 2の第 1開口 1 8八と接続されている。 具体的には、 筒 7 0の 下端 7 0匕の少なくとも一部が第 1開口 (上部開口) 同じ高さか、 又は、 第 1開口 (上部開口) 1 8八よりも下に位置するように配置されてい 。 好ま しくは、 筒 7 0の下端 7 0匕の全部が、 第 1開口 (上部開口) 1 8八と同じ 高さか、 又は、 第 1開口 (上部開口) 1 8八よりも下に位置するように配置 されている。 最も好ましいのは、 筒 7 0の下端 7 0匕の全部が、 第 1開口 ( 上部開口) 1 8八よりも下に位置するように配置されてい 、 すなわち、 下 端 7 0匕の全体がホッパ 4 2内に挿入されている態様である。 一方、 筒 7 0 の上端 7 0 1:はホッパ 4 2の外に配置されている。 筒 7 0の軸と、 水平面と のなす角《は、 粉体の安息角よりも大きければよく、 例えば、 4 0〜 9 0 ° \¥0 2020/175485 4 卩(:170? 2020 /007512

とすることができる。 筒 7 0の材質に限定はなく、 材料の例は、 鋼、 ステン レスなどの金属材料、 塩ビなどの樹脂材料である。

通常、 筒 7 0と、 筒部材 1 7八との隙間は、 シール材などにより埋められ ていて、 ガスの流通ができないようにされている。

[0023] (粉体供給方法及び熱可塑性樹脂組成物の製 造方法)

筒 7 0の上端 7 0 Iよりも上に、 スクリユーフイーダなどの公知の粉体搬 送装置に配置し、 上端 7 0 Iに第 1粉体を供給する。

[0024] そして、 筒 7 0の上端 7 0 1から供給された第 1粉体を、 筒 7 0内を流下 させて筒 7 0の下端 7 0匕から排出させることにより、 ホッパ 4 2に供給す る。

[0025] 供給する第 1粉体の種類に特段の限定はない。 粉体の例は、 ポリプロピレ ン、 ポリエチレン、 ポリスチレン、 ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂粉、 ア ルミナ、 シリカ、 等のセラミック粉、 アルミニウム、 鉄等の金属粉である。

[0026] 必要に応じて、 第 3開口 1 8〇を介して、 第 2粉体を供給することができ る。 熱可塑性樹脂組成物を製造する際に使用され る第 2粉体の例は、 酸化防 止剤、 紫外線吸収剤、 顔料、 帯電防止剤、 銅害防止剤、 難燃剤、 中和剤、 発 泡剤、 可塑剤、 造核剤、 気泡防止剤、 架橋剤等の添加剤である。

[0027] 第 2粉体の供給流量は、 第 1粉体の供給流量よりも十分少なくすること でき、 例えば、 第 1粉体の供給流量の 1 / 1 〇以下、 あるいは、 1 / 2 0以 下であることができるなお、 第 2粉体を供給しない場合には、 第 3開口 1 8 〇は閉じておくことができる。

[0028] 第 2粉体の供給は、 通常、 第 1粉体の供給と同時におこなうことができる

[0029] 第 1粉体および第 2粉体の平均粒子径に特に限定は無いが、 1 . 5 以 下であると効果が高い。 平均粒子径は、 篩法により測定した重量基準の粒度 分布の口 5 0とすることができる。 なお、 凝集した粒子の場合は、 凝集粒径 が 1 . 以下の原料に適用した場合に効果が高い。

特に、 第 1粉体の粒径が小さい場合 (例えば、 平均粒子径 3 0 0 以下 \¥02020/175485 5 卩(:170? 2020 /007512

) 、 あるいは、 第 1粉体の粒径が大きい場合であっても、 第 2粉体を供給す る場合においては第 2粉体の粒径が小さい場合 (例えば、 平均粒子径 300 以下) に、 第 2開口巳からの粒子の飛び出しが起こりやす 、 本実施形 態の効果が高い。

[0030] 粉体の粒子密度に特に限定は無いが、 〇. 及 び、 凝集した粒子の場合はかさ密度が〇. 2 3 以上である場合に、 効 果が局い。

[0031] 筒 70を介してホッパ 42内に供給する粉体の供給流量 IV!が 1 1< 9 / 「 以上の場合に、 粉体の飛散が多くなりやすいので効果が高い 。

[0032] 本実施形態では、 筒 70を流下してホッパ 42に供給される第 1粉体の供 給流量を IV! [1< 9 /3] とし、 筒 70の下端 70匕における筒 70の軸に垂 直な断面の断面積を八 3 [〇! 2 ] としたときに、 下式を満たす。

1. 5 £ (1\/1/八 3 ) £ 1 35

(1\/1/八 3 ) の好ましい下限は 2であってもよく、 4であってもよく、 1 0 であってもよい。

(1\/1/八 3 ) の好ましい上限は 1 00であり、 より好ましい上限は 50であ る。

(1\/1/八 3 ) の例は、 1. 0、 1. 1、 1. 8、 2. 1、 2. 7、 2. 9、 4. 5、 6. 8、 7. 1、 1 6. 7、 20. 4、 2 1. 8、 52. 4、 87 . 1、 1 08. 9、 1 30. 6、 1 30. 6である。

[0033] 作用機序は明らかでないが、 この供給方法によれば、 筒 70内における粉 体のつまりを抑制しつつ、 粉体の飛散を抑制することができる。 筒 70の断 面の形状は問わず、 略円形であってもよく、 多角形であってもよい。

[0034] ホッパ内に、 第 1粉体のみを供給する場合でも、 第 1粉体が小さい場合な どには第 1粉体の飛び出しは起こりうる。 また、 第 3開口 1 8〇等から、 第 1粉体よりも軽い及び/又は粒径の小さい第 2粉体を供給する場合には、 第 2開口 1 8巳からの第 2粉体の飛び出しが問題となりやすい。 いずれの場合 であっても、 本実施形態によれば、 飛散による粉体のロスを低減でき、 複数 \¥0 2020/175485 6 卩(:170? 2020 /007512

原料粉を使用する場合には、 組成のコントロールされた熱可塑性樹脂組成 物 を得ることができる。 また、 筒 7 0における粉体のつまりも抑制され、 安定 した運転が可能となる。

[0035] 熱可塑性樹脂組成物を製造する際、 第 2粉体の例は、 酸化防止剤、 紫外線 吸収剤、 顔料、 帯電防止剤、 銅害防止剤、 難燃剤、 中和剤、 発泡剤、 可塑剤 、 造核剤、 気泡防止剤、 架橋剤、 及び、 第 1粉体とは異なる熱可塑性樹脂粉 である。

[0036] 通常、 添加剤の供給流量は、 第 1粉体の供給流量よりも十分少ない、 例え ば、 1 「未満である。 しがたって、 本実施形態に係る方法を、 添加 剤の供給に適用する必要性は低いが、 ポリマーブレンドの製造時のように第 2粉体の供給流量が第 1粉体と同程度の場合には、 第 2粉体の供給に適用す ることも可能である。

[0037] なお、 熱可塑性樹脂組成物を製造する場合には、 粉体の供給中、 又は、 供 給後にスクリュー 4 6を回転させてホッパ 4 2内の粉体混合物を、 連結管 ( 粉体出口) 1 0を介してシリンダ 4 4内に供給し、 スクリュー4 6で溶融混 練すると、 熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。

[0038] (実施例)

表 1 に示すように、 3つのサイズのホッパを用い、 それぞれポリプロピレ ン粉体の供給流量 IV!と、 筒の下端の断面積 3 と、 の組み合わせの条件を異な らせて、 筒内に粉体を流下させ、 溶融混練機のホッパに粉体を供給した。

[0039] 具体的には、 図 1 に示すアルミ製ホッパー (《= 1 0〜 3 0 ° 、 /3 = 6 0 ° ) を用い、 第 3開口 1 8〇を閉じ、 クマエンジニアリング社製のスクリュ —フィーダを用いて、 塩ビ製の筒 7 0の上端 7 0 1:から第一粉体を一定の供 給流量 1\/1で供給し、 筒 7 0の下端 7 0匕からホッパ 4 2内に供給した。 第一 粉体には、 ポリプロピレンパウダ (平均粒子径 7 5 0 、 密度 9 5 0 1< 9 ナ (平均粒子径3 111 111、 密 を使用した。 第一粉体の 供給と並行して、 第 3開口 1 8〇から第 2粉体として透明化剤 (凝集粒径 2 \¥0 2020/175485 7 卩(:170? 2020 /007512

7 0 、 かさ密度 2 0 0 1< 9 /〇1 3 ) を供給流量 1\/1 2でホッパ 4 2内に供給 した。

[0040] 続いて、 スクリユーを回して、 ホッパ 4 2内の粉体混合物をシリンダ 4 4 内で溶融及び混練し、 熱可塑性樹脂組成物を得た。

[0041 ] 熱可塑性樹脂組成物を分析し、 ホッパ 4 2内に供給した全粉体における第

2粉体の質量濃度に対する、 熱可塑性樹脂組成物における添加剤の質量濃 度 の比を、 添加剤通過率として求めた。 また、 筒における粉体のつまりの有無 (流下性) について評価した。 結果を表 1 に示す。

[0042] ホッパのサイズが互いに異なる 3つの溶融混練機で実験を行うとともに、 各溶融混練装置において、 筒 7 0の内径、 すなわち、 断面積 と、 粉体の供 給流量 IV!との組み合わせを異ならせて実験を行った 。 実験条件を表 1 に示す 。 なお、 第 1開口 1 8八における筒 7 0と筒部材 1 7八との隙間からの気体 の流量は、 シール部材によりにより実質的にゼロとなる ようにした。 同様に 、 第 3開口 1 8〇における筒部材 1 7〇との隙間からの気体の出入りは、 気 密部材によりにより実質的にゼロとなるよう にした。

[0043]

〔¾二

\¥0 2020/175485 9 卩(:170? 2020 /007512

[0044] ここで、 第一粉体の供給流量 1\/1の単位を [1< 9 / 3] 、 筒 7 0の下端 7 0 匕の開口の断面積八 3 の単位を [ 2 ] とした。

[0045] 本発明は、 上記実施形態に限定されず、 様々な変形態様にて実施すること ができる。

[0046] ホッパの形態に特に限定はなく、 粉体を貯留して外部に供給できる形状で あればよい。 例えば、 胴部がない形態であってもよく、 第 3開口 1 8 ( 3を有 さなくてもよい。

[0047] 筒 7 0で粉体を供給する対象は、 溶融混練機のホッパに限定されず、 貯蔵 用ホッパなどの他の装置のホッパでもよいし 、 ホッパでなく、 フレキシブル コンテナなどの容器でもよい。

[0048] また、 筒 7 0の軸に垂直な断面の断面積は、 軸方向にわたって一定である ことが好ましいが、 断面積が軸方向にわたって一定でない、 例えば、 テーパ —形状であっても実施は可能である。

符号の説明

[0049] 4 2 ホッパ、 7 0 筒、 4 0 溶融混練機。